¿Qué es PTC?
Un PTC, o semiconductor, es un componente eléctrico de base cerámica con resistencia dependiente de la temperatura que se utiliza como elemento calefactor. Su coeficiente de temperatura positivo permite que la corriente eléctrica fluya mejor a bajas temperaturas que a altas temperaturas. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia natural del PTC aumenta, mientras que su conductividad de corriente y su potencia de salida disminuyen hasta alcanzar un estado de equilibrio y la corriente apenas puede fluir. Ese es el llamado efecto PTC. Gracias a su característica de autorregulación, los elementos calefactores PTC no pueden sobrecalentarse, lo que hace que esta tecnología de calefacción sea especialmente segura y fiable.
Curva PTC característica
La curva de resistencia típica de un semiconductor en función de la temperatura se denomina curva PTC. La resistencia inicial del PTC disminuye ligeramente al aumentar la temperatura hasta alcanzar el valor de resistencia más bajo, Rmin. Ahora comienza el comportamiento real del PTC, ya que la resistencia aumenta de forma no lineal hasta la temperatura nominal Tc. En este punto, también conocido como temperatura de Curie, la resistencia del PTC aumenta significativamente. El rango de funcionamiento del PTC se extiende desde la temperatura nominal Tc hasta la temperatura final máxima Te, donde apenas fluye corriente. La temperatura máxima de un PTC depende de su composición cerámica y, por lo tanto, puede determinarse de antemano. Otra característica del PTC es su corriente de arranque. Dado que la resistencia del PTC se encuentra en su valor más bajo en Rmin, puede fluir una cantidad de corriente especialmente grande, lo que provoca un aumento de la corriente de arranque durante unos segundos cada vez que se enciende.
680
Tipos de PTC
25
Vatios por cm²
1200
Volt
464
Grados Fahrenheit
Características del PTC
Capacidad multivoltaje
Debido al efecto PTC y a la resistencia variable resultante, los semiconductores son compatibles con múltiples voltajes dentro de un rango definido. Por ejemplo, la mayoría de los calentadores PTC pueden funcionar a 115/230 V, así como a 400 V, sin ningún cambio significativo en la potencia.
Adaptación dinámica de potencia
La potencia de salida de un elemento calefactor PTC depende de la extracción de calor. Si se extrae mucho calor del semiconductor, este reajusta automáticamente su temperatura y aumenta su potencia. Tan pronto como alcanza su temperatura máxima, la potencia vuelve a disminuir y apenas fluye corriente. Este ajuste dinámico de la potencia hace que los elementos calefactores PTC sean especialmente eficientes desde el punto de vista energético.
Efecto autolimitante
Debido al aumento logarítmico de la resistencia natural del PTC en relación con la temperatura, el PTC se limita a sí mismo. Tan pronto como se alcanza la temperatura máxima, el semiconductor deja de ser conductor y se estabiliza debido al efecto físico. Gracias a este efecto, los PTC son especialmente seguros y no requieren ningún fusible térmico adicional.
Corriente de arranque
Los calentadores PTC experimentan un aumento de la corriente de arranque durante unos segundos cada vez que se encienden. Por lo tanto, recomendamos utilizar un fusible de retardo temporal para proteger la aplicación.
Carga actual para aplicaciones de baja tensión
En aplicaciones de baja tensión, las corrientes son mucho más altas que en aplicaciones domésticas (115/230 V) debido a la ley de Ohm. Por lo tanto, es importante garantizar una sección transversal del cable suficientemente grande.
Potencia muy dependiente de la temperatura PTC
La potencia de un calentador PTC depende de dos factores: la diferencia de temperatura dT y la superficie de disipación de calor A. Esta relación se describe mediante la fórmula P = α * A + (dT), donde α representa el coeficiente de transferencia de calor. En el caso de un calentador de aire, dT sería la diferencia de temperatura entre el aire y la superficie del calentador.
Las temperaturas PTC más altas (dT) permiten obtener mayores potencias de salida. Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones se recomienda una temperatura entre 356 °F y 464 °F.
Aumentar la superficie de disipación del calor también puede aumentar el rendimiento.
Pruebas de aplicaciones de clientes
Cuando se utilizan elementos calefactores PTC, siempre recomendamos realizar varias pruebas de aplicación para confirmar el funcionamiento correcto y fiable del calentador PTC mediante las mediciones adecuadas.
Aplicaciones PTC
Soluciones de calefacción para trenes, ferrocarriles y cambios de agujas
Los calentadores PTC son perfectos para aplicaciones ferroviarias. Con una temperatura limitada por debajo de los 392 °F, son más fáciles de manejar según las normas de protección contra incendios y también pueden compensar las fluctuaciones de voltaje sin un cambio significativo en la potencia de calentamiento.
Precalentador para intercambiadores de calor en sistemas de climatización
Los calentadores de aire PTC aislados (HRP) se han desarrollado especialmente para su uso en sistemas de ventilación. Gracias a su diseño modular, se adaptan a la sección transversal de los conductos de ventilación de los clientes, al tiempo que presentan una baja caída de presión gracias a sus aletas en forma de delta. Su baja radiación y su bajo exceso de temperatura en caso de fallo los hacen aptos también para su uso en carcasas de EPP/EPS.
Calentador por convección para
armarios de control y cajas eléctricas
La combinación del efecto PTC y un perfil de aluminio optimizado térmicamente da como resultado el calentador por convección perfecto. Dependiendo de la temperatura exterior, el calentador ajusta dinámicamente su potencia para proteger los componentes de los armarios eléctricos contra las heladas y la humedad. Con la ayuda de simulaciones térmicas, se ha desarrollado un perfil de aluminio altamente eficiente que alcanza un alto rendimiento a pesar de su diseño compacto y delgado.